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Die Erfindung betrifft ein Nass-Elektrofilter zum Reinigen von Luft und Abgasen, bestehend aus einem vertikal stehenden, von unten nach oben durchströmten Rohr, in dessen Stirnwänden Ein- und Ausströmöffnungen mit Querschnittsflächen vorgesehen sind, die kleiner als die jeweils benachbarten Querschnittsflächen des Rohres bemessen sind, wobei das Rohr von einer Sprühelektrode axial durchsetzt ist.
Es sind bereits Nass-Elektrofilter der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei denen die zu reinigenden Gase von oben durch ein Innenrohr eingeleitet, unten umgelenkt und wieder nach oben zwischen dem Innenrohr und einem Aussenrohr hindurchgeführt werden. Im Bereich zwischen dem Innenrohr und dem dieses mit Abstand umgebenden Aussenrohr sind in gleichem Abstand voneinander Sprüh-und Niederschlagselektroden angeordnet. Die Gase sind also während der gesamten Filtrier- oder Abscheidungsphase einer gleich starken elektrischen Feldstärke zwischen den Elektroden ausgesetzt. Da eine bestimmte Feldstärke nur bei einem bestimmten-Verunreinigungszustand des Gases den optimalen Abscheidungseffekt hervorruft, kann mit der bekannten Filteranordnung nur eine begrenzte und daher unzureichende Abscheidung erreicht werden.
Insbesondere in den Ringräumen zwischen der äusseren und der inneren Niederschlagselektrode und den jeweiligen Rohrwänden findet nahezu überhaupt keine Abscheidung statt. Der zuletzt genannte Nachteil erhöht sich noch, wenn das Innenrohr konisch ausgebildet ist, während die Niederschlagselektroden zylinderförmig ausgebildet sind. Bei diesen Nass-Elektrofiltern ist ferner eine Wassereinsprühung entgegen dem aufsteigenden Gasstrom bekannt, doch werden durch diese Wassereinsprühung sowohl Sprüh- als auch Niederschlagselektroden benetzt, wodurch sich die Kurzschlussgefahr erheblich erhöht, so dass die Feldspannung entsprechend niedrig gehalten werden muss.
Anderseits trägt dieser Feuchtigkeitsniederschlag zwar zu einer erhöhten Abscheidung auf den Niederschlagselektroden, jedoch nicht zur Reinigung dieser Elektroden bei, so dass periodisch Reinigungsphasen eingeschaltet werden müssen, während denen das Filter ausser Betrieb ist. Schliesslich ist es auch bekannt, eine Nassreinigungsanlage aus mehreren Systemen zusammenzustellen. Diese Systeme bilden jedoch nur zusammen eine funktionsfähige Einheit. Die Filtrierwirkung sowie das Gasvolumen lassen sich damit nicht beeinflussen. Die bekannten Filteranlagen weisen somit nur eine begrenzte Filtrierwirkung auf und sind in der Erstellung und Wartung teuer sowie raumaufwendig. Sie lassen sich schliesslich nur mit erheblichem Kostenaufwand einem steigenden, zu reinigenden Gasvolumen anpassen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit einfachen Mitteln die Filtrierwirkung derartiger Nass-Elektrofilter zu erhöhen sowie die Anpassungsfähigkeit an den jeweiligen zu reinigenden Gasdurchsatz zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Sprühelektrode mit Sprühelementen ausgestattet ist, deren Abstände zum als Gegenelektrode dienenden Rohr unterschiedlich sind und dass an der oberen Stirnwand ein ringförmiger Auffangkanal mit Einrichtungen zum gleichmässigen Einleiten von Berieselungsflüssigkeit an die Innenseite des Rohres vorgesehen ist zur Bildung eines geschlossenen, gleichzeitig als positive Niederschlagselektrode dienenden Flüssigkeitsfilmes.
Eine besonders zweckmässige Ausbildung des Nass-Elektrofilters ergibt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, dass die obere Stirnwand des sich konisch in Strömungsrichtung der Gase erweiternden Rohres als untere Fläche des die Ausströmöffnung umgebenden Auffangkanals ausgebildet und gleichzeitig als Prallfläche zur Bildung einer Stauzone heranziehbar ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die zu reinigenden Gase in der Filtrierzone ständig sich ändernden Feldstärken zwischen den Sprüh- und der Niederschlagselektrode ausgesetzt sind. Dadurch wird bei jedem Verschmutzungsgrad der zu reinigenden Gase eine optimale Reinigungswirkung erreicht. Verstärkt wird diese Wirkung noch dadurch, dass in Turbulenz-oder Verweilzonen der Gasstrom zusätzlich verwirbelt und den Filtrierzonen zugeführt wird. Ferner bewirkt ein geschlossener Flüssigkeitsfilm auf der als Niederschlagselektrode dienenden Innenwand des als Filterkörper wirkenden Rohres deren ständige Reinigung, durch die der Elektrodenabstand und damit auch die Filtrierwirkung konstant bleiben. Kurzschlüsse sind dadurch ausgeschaltet.
Schliesslich erfordert die Durchströmung des Filters von unten nach oben den geringsten Energieaufwand. Das Nass-Elektrofilter nach der Erfindung arbeitet daher mit hoher und gleichmässiger Filtrierwirkung bei geringem Energieaufwand, wobei gleichzeitig die Filtrierkapazität durch Anordnung mehrerer Filtereinheiten leicht dem zu reinigenden Gasvolumen angepasst werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel des Nass-Elektrofilters nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch das Nass-Elektrofilter. In dieser sind auch unterschiedliche Ausbildungen der Berieselungsflüssigkeitszuführung dargestellt.
Das Nass-Elektrofilter zum Reinigen von Luft und Abgasen-im folgenden zusammenfassend mit Abgase bezeichnet-weist einen Grundbehälter-l-auf, in den durch ein Zuleitungsrohr-2-die zu reinigenden Abgase eingeleitet werden. Der Grundbehälter-l-ist in seinen Abmessungen so ausgelegt, dass eine Beruhigung und Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit der Abgase eintritt. Gleichzeitig wird eine Erhöhung der positiven Vorionisierung dieser Abgase, wie sie durch die Reibung in den Zuleitungsrohren --2-- entsteht, vermieden. In dem Grundbehälter-l-können Einrichtungen zum Vorbehandeln der Abgase eingebaut sein.
Diese Einrichtungen können beispielsweise aus einer Anlage-24-zur Bedüsung einströmender Abgase mit Wasser bestehen, wodurch eine Kühlung und eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes des Rohgases sowie eine grobe Vorabscheidung erreicht werden. Durch die Befeuchtung werden die für eine Reaktion geeigneten
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gasförmigen Bestandteile als Aerosole gebunden und die festen Bestandteile befeuchtet, wodurch eine gleichmässige Aufladung im nachfolgenden Hochspannungsfeld gewährleistet ist. Es lassen sich bei der Bedüsung auch chemische Lösungen ausbringen, um den gleichen Zweck zu erreichen.
Weiterhin können zur Erhöhung der
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--1-- abgeschwemmt- an, von denen jede im wesentlichen aus einem, vorzugsweise als konisches, mit sich in Strömungsrichtung der Abgase erweiternder Querschnittsfläche ausgebildeten Rohr--5--besteht, das an beiden Enden mit Stirnwänden-6 und 7-versehen ist. Von diesen weist die unten liegende Stirnwand - 6-- eine Einströmöffnung --8-- und die oben liegende Stirnwand --7-- eine Ausströmöffnung --20-- auf. Die Querschnittsflächen dieser Durchströmöffnungen--8 und 20--sind vorzugsweise gleich gross, jedoch kleiner als die jeweils benachbarte Querschnittsfläche des Rohres-5-, so dass also an dessen beiden Enden ein Flächensprung vorhanden ist, der die Abgasströmung beeinflusst.
Das im Grundbehälter
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Niederschlagselektrode geleitet.
Die Strnwand --7-- bildet mit ihrer Ausströmöffnung--20--gegenüber dem grösseren Querschnitt des Rohres-5-eine erhebliche Querschnittsverengung und bewirkt dadurch eine Stauzone-15-mit einer Verwirbelung, durch die die Abgase längere Zeit in der Abscheidungszone gehalten werden. Dadurch erhöht sich wieder die Abscheidungswirkung.
Die Stirnwand-7-des Rohres-5-ist mit einem ringförmigen Auffangkanal-10ausgestattet, in dem eine Berieselungsflüssigkeit --23-- gesammelt und gleichmässig wieder so nach innen geleitet wird, dass sich an der Innenseite des Rohres-5-ein geschlossener Flüssigkeitsfilm bildet, der als Niederschlagselektrode wirkt. Das Rohr --5-- kann bei höheren Abgastemperaturen wegen dieser flüssigen Niederschlagselektrode auch aus elektrisch nichtleitendem Material, beispielsweise aus Kunststoff, bestehen. Die Berieselungsflüssigkeit--23--dient gleichzeitig zum Reinigen der Innenwand des Rohres --5--. Zur gleichmässigen Flüssigkeitsverteilung kann körniges Gut --11--, z. B. Steine oder Schaumstoffe, in den Auffangkanal --10-- gefüllt sein.
Zusätzlich oder für sich allein können auch eine Anzahl von Röhrchen - vorgesehen sein, die die Berieselungsflüssigkeit --23-- unmittelbar an der Innenseite des Rohres - 5-- gleichmässig verteilen. Im Auffangkanal --10-- erfolgt ferner eine Verwirbelung der Berieselungsflüssigkeit--23--, um die auf deren Oberfläche haftenden, aus den Abgasen ausgeschiedenen Partikel mit der Berieselungsflüssigkeit --23-- zu vermengen. Weiterhin kann die Stirnwand --7-- in den Auffangkanal --10-- einbezogen sein und seine untere Fläche bilden, die wieder die Stauzone-15- erzeugt.
Der Auffangkanal --10-- hat vorwiegend die Aufgabe, insbesondere bei mehreren übereinandergesetzten Filtereinheiten --4-- die Strömungsgeschwindigkeit der herabgeflossenen Berieselungsflüssigkeit--23-- herabzusetzen und diese dann mit ihrer Anfangsgeschwindigkeit dem unteren Rohr --5-- zuzuleiten. Dies verhindert das Abreissen des Flüssigkeitsfilmes. Jede Riltereinheit --4-- kann eine eigene Zuführung--13-- und eine Ableitung --14-- für die Berieselungflüssigkei --23-- besitzen, wie die rechte Hälfte der Zeichnung zeigt. Es kann auch die gleiche Berieselungsflüssigkeit --23-- für mehrere oder alle Filtereinheiten - verwendet werden, wie in der linken Hälfte der Zeichnung dargestellt ist.
Schliesslich lässt sich die Berieselungsflüssigkeit--23--vom unteren Rohr --5-- direkt in den Grundbehälter--l--leiten und dort
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freihängenden- 5-- angebrachten Isolatoren --17-- getragen wird. Die Sprühelektrode --16-- besteht aus einem Längsträger--18--, der gegebenenfalls mit Spitzen od. dgl. versehen ist und zwischen dem und dem als Niederschlagselektrode dienenden Berieselungsfilm --23-- ein elektrisches Grundfeld gebildet wird. Am Längsträger-18-sind mehrere Sprühelemente --19-- befestigt, die im wesentlichen ringförmig ausgebildet
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oder ungleichmässig verlaufen.
Durch diese Anordnung werden im Rohr--5--das Grundfeld überlagernde Abscheidungszonen--22--mit unterschiedlichen elektrischen Feldstärken gebildet. Infolge der oben erläuterten aerodynamischen Abgasführung werden alle Abgasbestandteile, also auch die wesentlich träger reagierenden kleinen Abgasbestandteile in den Wirkungsbereich dieser Abscheidungszonen-22-mit den unterschiedlichen, insbesondere wachsenden Feldstärken gebracht und somit einer erhöhten radialen Wandergeschwindigkeit nach aussen und damit einer verstärkten Abscheidungswirkung unterworfen.
Das Nass-Elektrofilter besteht aus mindestens einer Filtereinheit-4-, die durch einen Grundbehälter - l-und weitere Filtereinheiten --4-- je nach Bedarf vertikal und/oder parallel nebeneinander erweitert werden kann. Die einzelnen Bauteile dieser Nass-Elektrofilteranlage, wie Filtereinheit --4-- udn Grundbehälter sind typisiert, so dass mit gleichen Bauelementen Abscheidungsanlagen in jeder praktisch ausführbaren Grösse und jedem erforderlichen Umfang ohne grosse vorherige Planungsarbeit errichtet werden können.
Erweiterungen können nach dem Baukastensystem mit den montagefertig angelieferten Bauelementen innerhalb kurzer Zeit durchgeführt werden.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann das Rohr-5-eine beliebig geformte Querschnittsfläche und/oder auch zylindrisch oder nahezu zylindrisch ausgebildet sein. Das Rohr--5--kann
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--26-- entsteht.PATENTANSPRÜCHE :
1. Nass-Elektrofilter zum Reinigen von Luft und Abgasen, bestehend aus einem vertikal stehenden, von unten nach oben durchströmten Rohr, in dessen Stirnwänden Ein- und Ausströmöffnungen mit Querschnittsflächen vorgesehen sind, die kleiner als die jeweils benachbarten Querschnittsflächen des Rohres bemessen sind, wobei das Rohr von einer Sprühelektrode axial durchsetzt ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Sprühelektrode (16) mit Sprühelementen (19) ausgestattet ist, deren Abstände zum als Gegenelektrode dienenden Rohr (5) unterschiedlich sind und dass an der oberen Stirnwand (7) ein ringförmiger Auffangkanal (10) mit Einrichtungen zum gleichmässigen Einleiten von Berieselungsflüssigkeit (23) an die Innenseite des Rohres (5) vorgesehen ist, zur Bildung eines geschlossenen,
gleichzeitig als positive Niederschlagselektrode dienenden Flüssigkeitsfilmes.
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The invention relates to a wet electrostatic precipitator for cleaning air and exhaust gases, consisting of a vertically standing pipe through which there is flow from bottom to top, in the end walls of which there are inflow and outflow openings with cross-sectional areas that are smaller than the respective adjacent cross-sectional areas of the pipe , wherein the tube is axially penetrated by a spray electrode.
Wet electrostatic precipitators of the type described at the outset are already known in which the gases to be cleaned are introduced from above through an inner tube, deflected at the bottom and then passed upwards again between the inner tube and an outer tube. In the area between the inner tube and the outer tube surrounding it at a distance, spray and precipitation electrodes are arranged at the same distance from one another. The gases are therefore exposed to an equally strong electrical field strength between the electrodes during the entire filtration or separation phase. Since a certain field strength produces the optimal separation effect only in the case of a certain contamination state of the gas, only a limited and therefore insufficient separation can be achieved with the known filter arrangement.
In particular in the annular spaces between the outer and inner precipitation electrode and the respective pipe walls, there is almost no separation at all. The last-mentioned disadvantage is increased if the inner tube is conical while the collecting electrodes are cylindrical. In these wet electrostatic precipitators, water is also known to be sprayed against the rising gas stream, but this spraying of water wets both the spray and the collecting electrodes, which increases the risk of short circuits considerably, so that the field voltage must be kept correspondingly low.
On the other hand, although this moisture deposit contributes to increased deposition on the collecting electrodes, it does not contribute to the cleaning of these electrodes, so that cleaning phases have to be switched on periodically during which the filter is out of operation. Finally, it is also known to assemble a wet cleaning system from several systems. However, these systems only form a functional unit together. The filtering effect and the gas volume cannot be influenced in this way. The known filter systems thus have only a limited filtering effect and are expensive and space-consuming to construct and maintain. Ultimately, they can only be adapted to an increasing volume of gas to be cleaned at considerable expense.
The object of the invention is therefore to use simple means to increase the filtering effect of such wet electrostatic precipitators and to improve the adaptability to the respective gas throughput to be cleaned.
This object is achieved according to the invention in that the spray electrode is equipped with spray elements whose distances from the pipe serving as the counter electrode are different and that an annular collecting channel with devices for evenly introducing sprinkling liquid to the inside of the pipe is provided on the upper end wall to form a closed liquid film that also serves as a positive precipitation electrode.
A particularly expedient design of the wet electrostatic precipitator results in a further embodiment of the invention in that the upper end wall of the tube, which widens conically in the direction of flow of the gases, is designed as the lower surface of the collecting channel surrounding the outflow opening and at the same time can be used as an impact surface to form a stagnation zone.
The advantages achieved with the invention consist in particular in the fact that the gases to be cleaned in the filtration zone are exposed to constantly changing field strengths between the spray and the collecting electrode. As a result, an optimal cleaning effect is achieved with every degree of contamination of the gases to be cleaned. This effect is reinforced by the fact that the gas stream is additionally swirled in turbulence or dwell zones and fed to the filtering zones. Furthermore, a closed liquid film on the inner wall of the pipe acting as a filter body, which serves as a collecting electrode, causes it to be constantly cleaned, through which the electrode spacing and thus also the filtering effect remain constant. This eliminates short circuits.
After all, the flow through the filter from bottom to top requires the least amount of energy. The wet electrostatic precipitator according to the invention therefore works with a high and uniform filtering effect with little energy consumption, while at the same time the filtering capacity can easily be adapted to the volume of gas to be cleaned by arranging several filter units.
An embodiment of the wet electrostatic precipitator according to the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. The drawing shows a longitudinal section through the wet electrostatic precipitator. This also shows different designs of the sprinkling liquid supply.
The wet electrostatic precipitator for cleaning air and exhaust gases — hereinafter referred to collectively as exhaust gases — has a basic container 1 into which the exhaust gases to be cleaned are introduced through a feed pipe 2. The dimensions of the basic container-l-are designed in such a way that the flow velocity of the exhaust gases is calmed and reduced. At the same time, an increase in the positive pre-ionization of these exhaust gases, as occurs due to the friction in the supply pipes --2--, is avoided. Devices for pretreating the exhaust gases can be built into the basic container-1-.
These devices can, for example, consist of a system-24-for spraying inflowing exhaust gases with water, whereby cooling and an increase in the moisture content of the raw gas as well as a rough pre-separation can be achieved. The moistening makes the ones suitable for a reaction
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gaseous constituents bound as aerosols and the solid constituents moistened, which ensures an even charge in the subsequent high-voltage field. Chemical solutions can also be applied when spraying in order to achieve the same purpose.
Furthermore, to increase the
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--1--, each of which essentially consists of a tube, preferably a conical tube with a cross-sectional area widening in the direction of flow of the exhaust gases, which is provided at both ends with end walls -6 and -7 is. Of these, the lower end wall - 6-- has an inlet opening --8-- and the upper end wall --7-- an outlet opening --20--. The cross-sectional areas of these through-flow openings - 8 and 20 - are preferably of the same size, but smaller than the respective adjacent cross-sectional area of the pipe-5, so that there is a jump in area at both ends that influences the exhaust gas flow.
That in the basic container
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Passing the collecting electrode.
The baffle -7- with its outflow opening -20-forms a considerable cross-sectional constriction compared to the larger cross-section of the pipe-5-and thereby causes a damming zone-15-with a turbulence through which the exhaust gases are kept in the separation zone for a longer period of time will. This increases the separation effect again.
The end wall-7-of the pipe-5-is equipped with an annular collecting channel-10, in which a sprinkling liquid -23- is collected and evenly directed inwards again so that a closed liquid film is formed on the inside of the pipe-5- forms, which acts as a collecting electrode. At higher exhaust gas temperatures, the pipe --5-- can also be made of electrically non-conductive material, e.g. plastic, because of this liquid precipitation electrode. The sprinkling liquid - 23 - is also used to clean the inner wall of the pipe --5--. For even distribution of the liquid, granular material --11--, e.g. B. stones or foam, must be filled in the collecting channel --10--.
In addition or on their own, a number of tubes can also be provided, which evenly distribute the sprinkling liquid --23-- directly on the inside of the tube - 5--. In the collecting channel --10-- there is also a swirling of the sprinkling liquid - 23-- in order to mix the particles that are adhering to its surface and separated from the exhaust gases with the sprinkling liquid --23--. Furthermore, the end wall --7-- can be included in the collecting channel --10-- and form its lower surface, which again creates the storage zone -15-.
The main task of the collecting channel --10-- is to reduce the flow speed of the sprinkling liquid - 23-- that has flowed down, especially when there are several filter units --4-- placed one above the other, and then to convey it to the lower pipe --5-- at its initial speed. This prevents the liquid film from tearing off. Each filter unit --4-- can have its own inlet --13-- and a discharge --14-- for the sprinkling liquid --23--, as the right half of the drawing shows. The same sprinkling liquid --23 - can also be used for several or all filter units - as shown in the left half of the drawing.
Finally, the sprinkling liquid - 23 - can be - led - from the lower pipe --5 - directly into the basic container - and there
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freely hanging- 5-- attached insulators --17-- is carried. The spray electrode --16 - consists of a longitudinal beam - 18 - which is optionally provided with tips or the like and a basic electrical field is formed between the sprinkling film --23-- serving as the collecting electrode. A plurality of spray elements -19- are attached to the longitudinal member -18-, which are essentially annular
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or run unevenly.
As a result of this arrangement, deposition zones 22 superimposed on the basic field and having different electrical field strengths are formed in the tube 5. As a result of the aerodynamic exhaust gas routing explained above, all exhaust gas components, including the significantly more slowly reacting small exhaust gas components, are brought into the effective area of these separation zones-22-with the different, in particular growing field strengths, and are thus subjected to an increased radial migration speed to the outside and thus an increased separation effect.
The wet electrostatic precipitator consists of at least one filter unit-4, which can be expanded vertically and / or in parallel next to one another with a basic container-1 and further filter units-4, as required. The individual components of this wet electrostatic precipitator system, such as the filter unit --4-- and the basic container are standardized so that the same components can be used to set up separation systems of any practically feasible size and any required scope without extensive planning.
Expansions can be carried out within a short time using the modular system with the ready-to-install components.
In a further refinement of the subject matter of the invention, the tube 5 can have any shape cross-sectional area and / or also be cylindrical or almost cylindrical. The pipe - 5 - can
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--26-- is created. PATENT CLAIMS:
1. Wet electrostatic precipitator for cleaning air and exhaust gases, consisting of a vertically standing pipe with a flow through from bottom to top, in the end walls of which inlet and outlet openings are provided with cross-sectional areas that are smaller than the respective adjacent cross-sectional areas of the pipe, with the tube is axially penetrated by a spray electrode, characterized in that the spray electrode (16) is equipped with spray elements (19) whose distances from the tube (5) serving as the counter electrode are different and that on the upper end wall (7) annular collecting channel (10) with devices for the uniform introduction of sprinkling liquid (23) to the inside of the pipe (5) is provided to form a closed,
at the same time serving as a positive precipitation electrode liquid film.
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